JP2009156648A

JP2009156648A - 超音波探傷における測定ギャップ調整方法および装置

Info

Publication number: JP2009156648A
Application number: JP2007333371A
Authority: JP
Inventors: Osamu Takehisa; 修竹久
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2007-12-26
Filing date: 2007-12-26
Publication date: 2009-07-16
Anticipated expiration: 2027-12-26
Also published as: JP5186917B2

Abstract

【課題】測定対象とセンサとの測定ギャップを最適なギャップに調節する、超音波探傷における測定ギャップ調整方法および装置を提供することを課題とする。
【解決手段】送信側の探触子と受信側の探触子との間に測定対象を配置し、送信側の探触子から超音波を送信し受信側の探触子で受信することによって測定対象の内部欠陥を探傷する、超音波探傷における測定ギャップ調整方法であって、前記測定対象の探傷情報から予め設定された、前記それぞれの探触子と前記測定対象との測定ギャップを、前記測定対象からの送信波、表面波および底面波を測定することによって補正する。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋼板内部の欠陥を超音波探傷にて行う、超音波探傷における測定ギャップの調整方法および装置に関するものである。

これまで、鋼板内部欠陥の超音波探傷方法には、広く厚鋼板で実施されているシュー接材による水ギャップ式や水柱式の超音波探傷方法、また、薄鋼板においては、タイヤ探触子を用いた探傷方法や水没式や水柱式の探傷方法がある。そして、測定ギャップについては、シュー等により鋼板とのギャップを設定するものや、水柱や水没式で固定のギャップで行うものが知られている。

特に、薄鋼板の内部探傷を行う場合において、微細な欠陥（φ0.1ｍｍ以下）を探傷しようとした場合、タイヤ探触子を用いる方法では欠陥検出能（一般的にφ1ｍｍ程度）が不足しており、測定が困難であるという問題があった。また、水没式や水柱式で微細な欠陥を探傷する方法においては鋼板とのギャップ固定である場合には、測定可能な板厚に制約があった。

そこで、例えば、特許文献１に開示された技術がある。この技術では、センサ昇降手段を介してセンサを昇降させ、鋼板とのギャップを可変に設定しを迅速に且つ正確に内部欠陥からの欠陥エコー高さを極大にする水柱式超音波探傷装置および方法が開示されている。
特開平２００７−１７０９０１号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術のようにギャップを可変とした場合にも、板厚の設定誤差やギャップの位置決めの誤差が発生することにより波形が最適とならず所定の探傷性能がでないという問題があった。

本発明は、これら従来技術の問題点に鑑み、測定対象とセンサとの測定ギャップを最適なギャップに調節する、超音波探傷における測定ギャップ調整方法および装置を提供することを課題とする。

本発明の請求項１に係る発明は、送信側の探触子と受信側の探触子との間に測定対象を配置し、送信側の探触子から超音波を送信し受信側の探触子で受信することによって測定対象の内部欠陥を探傷する、超音波探傷における測定ギャップ調整方法であって、前記測定対象の探傷情報から予め設定された、前記それぞれの探触子と前記測定対象との測定ギャップを、前記測定対象からの送信波、表面波および底面波を測定することによって補正すること特徴とする超音波探傷における測定ギャップ調整方法である。

また本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載の超音波探傷における測定ギャップ調整方法において、前記測定ギャップを補正するにあたって、送信波と表面波の観測遅れ時間ΔT１より、送信側の探触子と測定対象表面までの距離Ａを（ΔT１×水中での音速）との演算から求め、さらに、表面波と底面波の観測遅れ時間ΔT２より、測定対象の板厚Cを（ΔT２×測定対象中での音速）との演算から求めて、前記距離Ａが、予め設定した送信側の探触子と測定対象とのギャップと比較して違いがある場合は、該ギャップを前記距離Ａとなるように調整し、予め設定した送受信探触子間隔Ｙと前記距離Ａ、前記板厚Cから（Ｙ−（Ａ＋C）＝受信側の探触子ギャップD）との演算から受信側の探触子ギャップDを求め、この受信側の探触子ギャップDと予め設定した受信側の探触子と測定対象とのギャップと比較して違いがある場合は、該ギャップを前記受信側の探触子ギャップDとなるように調整すること特徴とする超音波探傷における測定ギャップ調整方法である。

さらに本発明の請求項３に係る発明は、送信側の探触子と受信側の探触子との間に測定対象を配置し、送信側の探触子から超音波を送信し受信側の探触子で受信することによって測定対象の内部欠陥を探傷する、超音波探傷における測定ギャップ調整装置であって、受信波から測定対象の内部欠陥探傷を行う探傷器部と、送信側の探触子と受信側の探触子を保持し、それぞれを上下方向に可動とする機構部と、該機構部に送信側の探触子と受信側の探触子のそれぞれの位置決めを指示する制御部と備え、前記探傷器部は、送信波、表面波および底面波の受信タイミングを測定し、該受信タイミングに基づき、前記制御部は、予め設定された、前記それぞれの探触子と前記測定対象との測定ギャップを補正すること特徴とする超音波探傷における測定ギャップ調整装置である。

本発明は、測定対象の探傷情報から予め設定された、それぞれの探触子と測定対象との測定ギャップを、測定対象からの送信波、表面波および底面波を測定することによって補正するようにしたので、最適な測定ギャップで測定対象の内部欠陥を探傷することができ、高い精度の内部欠陥探傷ができる。

図１は、本発明に係る超音波探傷における測定ギャップ調整装置の構成例を示す図である。測定対象として鋼板を用いた例を以下説明する。図中、１は鋼板、２は上部探触子、３は下部探触子、４は機構部、５は上位計算機部、６は探傷器部、および７は制御部をそれぞれ表す。

本装置は、探傷情報を送信する上位計算機部５、探傷行う探傷器部６、上部探触子２、下部探触子３、上部探触子２と下部探触子３を保持し、それぞれを上下方向に可動とする機構部４、および機構部４に上部探触子２と下部探触子３のそれぞれの位置決めを指示する制御部７とから構成され、上部探触子２と下部探触子３との間に鋼板１の内部欠陥を探傷する。鋼板１と上部探触子２および下部探触子３とのそれぞれのギャップには、水柱を形成する乃至は水で満たす(水没式)ようにする。

鋼板１の探傷を実施するために、まず上位計算機部５より事前に探傷情報を探傷器部６に送信するとともに、探傷情報(板厚、材質など)より探触子と鋼板のギャップを制御部７に送信する。制御部７ではそのギャップに合せて、機構部４を駆動し所定のギャップとなるように調整する。

図３は、初期設定された鋼板と上・下部探触子とのギャップを模式的に示す図である。ギャップ設定した結果を、上部探触子と下部探触子との距離をY、上部探触子から鋼板表面までのギャップをX、および下部探触子から鋼板裏面までのギャップをZと表している。

そして、上部探触子２および下部探触子３のいずれかから他方にむけて超音波送信波形Ｔを送信する(以下では、鋼板上部の上部探触子２から下部探触子３にむけて送信するものとする)。図２は、受信する探触子で観測される波形を模式的に示す図である。図中、８は送信波Ｔ、９は表面波Ｓ、および１０は底面波Bをそれぞれ表す。図に示すように、送信波形Ｔ、鋼板表面から反射してくる表面波Ｓ、鋼板底面から反射してくる底面波Ｂが順次観測される。

送信波Ｔと表面波Ｓの観測遅れ時間ΔT１より、鋼板上部の送信探触子と鋼板表面までの距離Ａが、（ΔT１×水中での音速）との演算から計測できる。また、表面波Ｓと底面波Ｂの観測遅れ時間ΔT２より、鋼板の板厚Cが、（ΔT２×鋼板中での音速）との演算から計測できる。

このようにして求めた鋼板上部の送信探触子と鋼板表面までの距離Ａと鋼板の板厚Cから、初期設定されたギャップを次のように補正を行う。すなわち、図３に示すように上部探触子と鋼板の既設定ギャップＸと前記計測値Ａを比較して違いがある場合は計測値Ａとなるように機構部を調整する。

また、上下探触子間隔Ｙと計測値Ａ、計測値Cから（Ｙ−（Ａ＋C）＝下部探触子ギャップD）との演算から下部探触子ギャップDを求め、この下部探触子ギャップDと(下部探触子と鋼板の既設定ギャップＺ)とを比較して違いがある場合は、下部探触子ギャップDとなるように機構部を調整する。このように上下探触子と鋼板とのギャップを調整することで最適な探傷波形を得ることができ、測定性能の安定化につなげることができる。

これまでは、対象鋼板の探傷開始時に実施する場合を想定して説明したが、同一鋼板を探傷中にパスライン変動などでギャップが変動した場合では、板厚が一定であれば上下探触子の間隔を固定として上下探触子双方同時に移動させることで、設定変更時間の短縮を図ることができる。

また、上の説明では、上部探触子を送信側とし下部探触子を受信側としたが、逆に下部探触子を送信側とし上部探触子を受信側しても同様に実施することが可能であること言うまでもないことである。

また、機構部の駆動および送受信区分を、幅方向に複数に分割し個別に駆動可能とすることにより、鋼板の幅方向に伸びによる凹凸が発生している材料であっても、個別に適正なギャップにでき、精度良く探傷することが可能である。

なお、透過式の超音波探傷での説明を行ったが、鋼板上部もしくは下部からの反射波を用いた片側探傷においても、同様な考え方で測定ギャップ補正を実施することが可能である。

本発明に係る超音波探傷における測定ギャップ調整装置の構成例を示す図である。受信する探触子で観測される波形を模式的に示す図である。初期設定された鋼板と上・下部探触子とのギャップを模式的に示す図である。

符号の説明

１鋼板
２上部探触子
３下部探触子
４機構部
５上位計算機部
６探傷器部
７制御部
８送信波Ｔ
９表面波Ｓ
１０底面波B

Claims

送信側の探触子と受信側の探触子との間に測定対象を配置し、送信側の探触子から超音波を送信し受信側の探触子で受信することによって測定対象の内部欠陥を探傷する、超音波探傷における測定ギャップ調整方法であって、
前記測定対象の探傷情報から予め設定された、前記それぞれの探触子と前記測定対象との測定ギャップを、
前記測定対象からの送信波、表面波および底面波を測定することによって補正すること特徴とする超音波探傷における測定ギャップ調整方法。
請求項１に記載の超音波探傷における測定ギャップ調整方法において、
前記測定ギャップを補正するにあたって、
送信波と表面波の観測遅れ時間ΔT１より、送信側の探触子と測定対象表面までの距離Ａを（ΔT１×水中での音速）との演算から求め、さらに、表面波と底面波の観測遅れ時間ΔT２より、測定対象の板厚Cを（ΔT２×測定対象中での音速）との演算から求めて、
前記距離Ａが、予め設定した送信側の探触子と測定対象とのギャップと比較して違いがある場合は、該ギャップを前記距離Ａとなるように調整し、
予め設定した送受信探触子間隔Ｙと前記距離Ａ、前記板厚Cから（Ｙ−（Ａ＋C）＝受信側の探触子ギャップD）との演算から受信側の探触子ギャップDを求め、この受信側の探触子ギャップDと予め設定した受信側の探触子と測定対象とのギャップと比較して違いがある場合は、該ギャップを前記受信側の探触子ギャップDとなるように調整すること特徴とする超音波探傷における測定ギャップ調整方法。
送信側の探触子と受信側の探触子との間に測定対象を配置し、送信側の探触子から超音波を送信し受信側の探触子で受信することによって測定対象の内部欠陥を探傷する、超音波探傷における測定ギャップ調整装置であって、
受信波から測定対象の内部欠陥探傷を行う探傷器部と、
送信側の探触子と受信側の探触子を保持し、それぞれを上下方向に可動とする機構部と、
該機構部に送信側の探触子と受信側の探触子のそれぞれの位置決めを指示する制御部と備え、
前記探傷器部は、送信波、表面波および底面波の受信タイミングを測定し、
該受信タイミングに基づき、前記制御部は、予め設定された、前記それぞれの探触子と前記測定対象との測定ギャップを補正すること特徴とする超音波探傷における測定ギャップ調整装置。